楊力

摘要：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是電子信息類專業(yè)的核心課程，傳統(tǒng)的教學(xué)與最新的技術(shù)發(fā)展脫節(jié)，難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。將數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)與目前廣泛使用的智能終端應(yīng)用相結(jié)合，在新的軟件開發(fā)平臺上開展數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新教學(xué)改革，對提高學(xué)生的算法設(shè)計、編程能力等方面起到了很好的效果。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu);Android編程;項目驅(qū)動教學(xué)

中圖分類號：G642.0 ? ? 文獻標志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2015）44-0108-02

移動互聯(lián)網(wǎng)和智能終端設(shè)備深刻地改變著人們的生產(chǎn)和生活方式。近幾年，智能手機出貨量已經(jīng)數(shù)倍于傳統(tǒng)微型計算機，并成為人們訪問互聯(lián)網(wǎng)的最常用設(shè)備。移動智能終端包括手機、平板電腦、智能手表等，幫助人們完成了絕大多數(shù)過去依賴電腦才能進行的任務(wù)。

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是電子信息專業(yè)的軟件類核心課程，注重理論和編程實踐相結(jié)合[1]。傳統(tǒng)的教學(xué)實踐以C/C++作為編程描述語言，以Windows或Linux系統(tǒng)作為算法編程實踐平臺[2]。這種教學(xué)方式的好處是能專注于培養(yǎng)學(xué)生的算法設(shè)計和編程等基本能力，但缺點也很明顯，學(xué)生很難將課堂所學(xué)與實際應(yīng)用聯(lián)系起來。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程有一定的難度，內(nèi)容略顯枯燥，如果課堂教學(xué)不能與實際應(yīng)用和軟件技術(shù)發(fā)展趨勢緊密結(jié)合，則很難激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，教學(xué)效果不理想。

軟件開發(fā)類課程需要引導(dǎo)學(xué)生接觸新的軟件開發(fā)技術(shù)和項目實踐，讓學(xué)生體會到學(xué)有所用，增強學(xué)習(xí)興趣和信心。目前國內(nèi)已有很多研究者開展了以工程項目實踐為導(dǎo)向的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)[3]，使學(xué)生將算法設(shè)計與工程實踐結(jié)合起來。但在實際教學(xué)實踐中，還有很多難點。一方面，工程實踐要求學(xué)生具備較好的編程基礎(chǔ)，而學(xué)生在先修的編程語言課程中基礎(chǔ)參差不齊[4];另一方面，在有限的學(xué)時內(nèi)，學(xué)生很難兼顧工程實踐和算法設(shè)計的學(xué)習(xí)。

本文基于新的實踐開發(fā)平臺，以解決上述問題為出發(fā)點，進行了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的創(chuàng)新改革實驗。

一、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)編程實踐平臺

在當前移動互聯(lián)網(wǎng)帶來深刻變革、智能終端普及、個人電腦產(chǎn)業(yè)萎縮的背景下，傳統(tǒng)的基于PC編程開發(fā)環(huán)境的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)已經(jīng)與實際應(yīng)用脫節(jié)。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是一門注重編程實踐的課程，基于目前廣泛使用的智能手機、平板電腦、智能手表等智能終端進行教學(xué)，不僅可以激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，而且非常容易地為學(xué)生的后續(xù)深入學(xué)習(xí)和接觸產(chǎn)業(yè)打下基礎(chǔ)。

我們選擇Android作為教學(xué)實驗編程平臺。Android是目前各種智能終端中使用最廣泛的操作系統(tǒng)，主要支持Java/C++編程語言?；谛碌慕虒W(xué)實驗平臺，以Java/C++作為編程描述語言，設(shè)計新的實踐教學(xué)方案。

二、實踐教學(xué)設(shè)計特點

我們針對智能終端平臺，對實踐教學(xué)環(huán)節(jié)進行了重新設(shè)計，遵循以下特點：首先，始終以數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基本算法的理解和實現(xiàn)為重點，在此基礎(chǔ)上，讓學(xué)生根據(jù)自身興趣，對應(yīng)用開發(fā)有不同程度的了解;其次，實踐教學(xué)的設(shè)計既適合課堂講授，也適合實驗教學(xué)，便于不斷加深學(xué)生的理解;最后，以完成實際項目作為學(xué)習(xí)任務(wù)，注重項目功能模塊細分，使學(xué)生容易跟隨教學(xué)進度。

采用實際項目進行教學(xué)會導(dǎo)致知識點龐雜，學(xué)生學(xué)習(xí)難以抓住重點。因此，對教學(xué)知識點的取舍和重難點劃分至關(guān)重要。在教學(xué)知識點方面，我們采取的原則是，以基本算法設(shè)計和面向?qū)ο蟮木幊趟枷氲膽?yīng)用為重點，以智能手機為主要的應(yīng)用平臺進行教學(xué)，把編程語法和平臺相關(guān)的知識點放在次要位置。

三、實踐教學(xué)項目案例

（一）基于Android的學(xué)生信息管理程序

項目涉及線性表、查找、排序等知識點。具體要求為，輸入學(xué)生姓名、學(xué)號、分數(shù)等信息，按照不同的關(guān)鍵字對學(xué)生信息進行排序，并顯示結(jié)果。教案設(shè)計采取循序漸進、分模塊講解的原則，引導(dǎo)學(xué)生把重點放在算法的理解與實現(xiàn)上。項目分為三個可獨立運行的模塊，可在不同章節(jié)講授，敘述如下。

1.信息的輸入和顯示，涉及線性表的創(chuàng)建、添加、刪除。要求采用順序表或鏈表實現(xiàn)，輸入學(xué)生信息，點擊添加，將信息逐個插入到線性表并顯示。Android控件相關(guān)知識，僅作簡單介紹，提供參考代碼。

2.信息的查找，涉及線性表的查找。要求按某個關(guān)鍵字查找，列出符合條件的學(xué)生。

3.信息的排序，涉及內(nèi)部排序。要求學(xué)生采用指定算法實現(xiàn)基于任意關(guān)鍵字的排序。作為選做題，要求學(xué)生用Java中的泛型編程實現(xiàn)基于任意指定關(guān)鍵字的排序，以及用comparable接口實現(xiàn)學(xué)生對象的比較。

（二）圖的應(yīng)用（拯救007）

項目改編自浙江大學(xué)計算機學(xué)院數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)公開課中的一道例題，通過基于Android的可視化編程，使項目變成游戲開發(fā)任務(wù)，讓學(xué)生獲得更加直觀的理解和感受，大大提高了學(xué)習(xí)興趣。項目具體要求為，“007”被困在湖中心一個正方形的小島上，湖上有很多鱷魚在游動，請幫助“007”來判斷，在某個時刻，能否通過鱷魚背，連續(xù)跳躍到湖岸上。

項目引導(dǎo)學(xué)生在經(jīng)典的深度優(yōu)先搜索算法基礎(chǔ)上編程求解。湖的寬度、鱷魚的數(shù)目、“007”一次可以跳躍的最大距離等作為參數(shù)輸入，鱷魚的初始狀態(tài)可隨機產(chǎn)生。對應(yīng)用程序涉及到的Android繪圖知識僅作簡單講解，并提供參考代碼。

（三）最優(yōu)二叉樹的應(yīng)用

最優(yōu)二叉樹是二叉樹的經(jīng)典應(yīng)用。項目要求根據(jù)輸入的權(quán)值，創(chuàng)建最優(yōu)二叉樹，并將二叉樹繪制到屏幕上。項目可分為兩個模塊，分階段講授。

1.二叉樹的建立和繪制。要求學(xué)生按指定的順序建立二叉樹，并繪制在屏幕上。

2.最優(yōu)二叉樹的建立。要求學(xué)生根據(jù)輸入權(quán)值建立最優(yōu)二叉樹。

通過本項目，使學(xué)生對二叉樹章節(jié)的算法有全面的理解。應(yīng)用程序中涉及的Android繪圖知識，僅作簡單講解。

（四）五子棋游戲的應(yīng)用

項目要求學(xué)生設(shè)計一個基于Android的簡單的五子棋游戲，提供基本的參考代碼，引導(dǎo)學(xué)生完成棋局的判定勝負等算法。項目涉及二維數(shù)組的基本操作。

四、教學(xué)實踐分析

通過對連續(xù)兩年教學(xué)對比實驗結(jié)果分析，統(tǒng)計了學(xué)生的實驗到課率、實驗完成率（獨立完成實驗的學(xué)生比例）和實驗平均分，結(jié)果如表1所示。從表1可以看出，在實驗難度略有增加的情況下，2015年的三項統(tǒng)計結(jié)果均比2014年有所提高。

五、結(jié)語

本文開展了以手機等智能終端為實驗平臺的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)改革探索，通過對實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的重新設(shè)計，以基本算法為教學(xué)重點，注重功能模塊劃分。教學(xué)實踐表明，新的教學(xué)方案容易激發(fā)學(xué)生的興趣，提高教學(xué)效果，能夠引導(dǎo)學(xué)生了解實際工程項目。

參考文獻：

[1]嚴蔚敏，吳偉民.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（C語言版）[M].北京：清華大學(xué)出版社，2011.

[2]孔兵，陳紅梅，袁國武.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實驗中指針相關(guān)問題[J].教育教學(xué)論壇，2014，（04）：110-112.

[3]趙立雙，王麗君，孫蕾.以“工程實踐”能力培養(yǎng)為導(dǎo)向的《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程實踐教學(xué)體系的構(gòu)建[J].電子設(shè)計工程，2013，（02）：7-9.

[4]王作為，鄒曉健.分類培養(yǎng)目標下的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)方法的研究探索[J].中國電力教育，2013，（4）：58-59.